Question

12．一定溫度下，向容積為2L的恒容密閉容器中充入6molCO₂和8molH₂，發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1，測得n（H₂）隨時間變化如曲線I所示．下列說法正確的是（　�。�

• A． 該反應(yīng)在0～8min內(nèi)CO₂的平均反應(yīng)速率是0.375mol•L^-1•min^-1
• B． 若起始時向上述容器中充入3molCO₂和4molH₂，則平衡時H₂的條件分?jǐn)?shù)大于20%
• C． 若起始是向上述容器中充入4molCO₂、2molH₂、2molCH₃OH和1molH₂O（g），則此是反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行
• D． 改變條件得到曲線II、III，則曲線II、III改變的他分別是升高溫度、充入氫氣

Answer 1

分析 A．根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂），再利用速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比計算v（CO₂）；
B．由圖可知，I平衡時氫氣為2mol，利用三段式計算平衡時各組分物質(zhì)的量，進(jìn)而計算氫氣體積分?jǐn)?shù)．若起始時向上述容器中充入3 mol CO₂和4 mol H₂，等效為原平衡壓強(qiáng)減小一倍，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大；
C．根據(jù)B中計算可知平衡時二氧化碳、氫氣、甲醇、水的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)，再計算此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；
D．與Ⅰ相比，Ⅱ到達(dá)平衡時間短，且平衡時氫氣濃度大，說明改變條件反應(yīng)速率加快、反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動；與I相比，Ⅲ到達(dá)平衡時間短，且平衡時氫氣濃度小，說明改變條件反應(yīng)速率加快、反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動．

解答 解：A．由圖可知，0～8 min內(nèi)H₂的物質(zhì)的量變化量為8mol-2mol=6mol，故v（H₂）=$\frac{\frac{6mol}{2L}}{8min}$=0.375 mol•L^-1•min^-1，速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比，故v（CO₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=0.125 mol•L^-1•min^-1，故A錯誤；
B．由圖可知，I平衡時氫氣為2mol，則：
           CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol）：6        8        0          0
轉(zhuǎn)化（mol）：2        6        2          2
平衡（mol）：4        2        2          2
故I中平衡時氫氣體積分?jǐn)?shù)為$\frac{2mol}{4mol+2mol+2mol+2mol}$=20%，若起始時向上述容器中充入3 mol CO₂和4 mol H₂，等效為原平衡壓強(qiáng)減小一倍，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，即平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)大于20%，故B正確；
C．平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{1×1}{2×{1}^{3}}$=0.5，此時的濃度商Qc=$\frac{\frac{2}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{4}{2}×（\frac{2}{2}）^{3}}$=0.25＜K=0.5，故平衡向正反應(yīng)方向移動，故C正確；
D．與Ⅰ相比，Ⅱ到達(dá)平衡時間短，且平衡時氫氣濃度大，說明改變條件反應(yīng)速率加快、反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，若升高溫度，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，符合題意；與I相比，Ⅲ到達(dá)平衡時間短，且平衡時氫氣濃度小，說明改變條件反應(yīng)速率加快、反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，若充入氫氣，氫氣的物質(zhì)的量應(yīng)減少，而圖中變大，不符合題意，故D錯誤；
故選BC．

點評 本題考查物質(zhì)的量隨時間變化曲線、反應(yīng)速率影響因素及計算、化學(xué)平衡影響因素與計算、平衡常數(shù)應(yīng)用等，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，C中注意利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，難度中等．